ปัจจัยใดอธิบายว่าทำไมสารประกอบไอออนิกจึงควรละลายได้ในตัวทำละลายขั้ว

สารประกอบไอออนิกไม่สามารถละลายได้ในตัวทำละลายขั้ว ขึ้นอยู่กับตัวทำละลาย (ถ้าเป็นน้ำหรือตัวทำละลายที่มีขั้วน้อยกว่า) ไม่ว่าจะละลายหรือไม่

ยิ่งไปกว่านั้นสารประกอบไอออนิกประกอบด้วยไอออนขนาดเล็กและ / หรือไอออนที่มีประจุสองหรือสามและประจุบวกที่มีขนาดใกล้เคียงกับประจุลบมักไม่ละลายในน้ำ

เมื่อมันเกิดขึ้นว่าสารประกอบไอออนิกนั้นละลายได้จริงในตัวทำละลายขั้วเช่นน้ำนี่เป็นสิ่งที่ควรอธิบายเพราะประจุไฟฟ้าสถิตระหว่างประจุบวกกับประจุลบมีความแข็งแรงมากจนสารประกอบไอออนิกแบบง่าย ๆ เช่นเกลือแกงต้องใช้อุณหภูมิ 801 ° C เพื่อให้ละลาย

จำเป็นต้องมีการจัดหาพลังงานสูงเพื่อแยกชิ้นตาข่ายไอออนิกที่เรียกว่า เอนทัลปีขัดแตะ. "การชำระเงิน" ที่มีพลังนี้ได้รับการชดเชยบางส่วนจากพลังงาน "ได้รับ" เนื่องจาก ละลายเอนทัลปีซึ่งเป็นผลมาจากแรงดึงดูดระหว่างไอออนทุกตัวและโมเลกุลตัวทำละลายจำนวนมากที่สามารถล้อมรอบมันด้วยขั้วตรงข้ามของพวกเขา

ไอออนที่ถูกละลาย สามารถล้อมรอบด้วยโมเลกุลของตัวทำละลายหลายเชลล์ขึ้นอยู่กับประจุและขนาดของมัน (ถ้า "ไอออนเปลือย" มีประจุสูงและมีขนาดเล็กมันจะมี "เมฆ" ของโมเลกุลตัวทำละลายที่ใหญ่กว่า)

สารไอออนิกส่วนใหญ่จะละลายในน้ำ endothermically เช่นโดยการลบพลังงานความร้อนจากตัวทำละลายและสิ่งแวดล้อมตามธรรมชาติ นี่เป็นหลักฐานว่าเอนทาลปีของตาข่ายสูงกว่าเอนทาลปีของการละลาย

ดังนั้นปัจจัยชี้ขาดที่สองจึงจำเป็นต่อการอธิบายความสามารถในการละลายของสารไอออนิกและเพื่อตอบคำถาม นี่คือสถิติหรือ "ปัจจัยที่เกี่ยวข้อง"โดยการละลายสารมีการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีหรือ" การสุ่ม "ของการเคลื่อนไหวพลังงานตำแหน่งที่เกิดจากการผ่านจากโครงสร้างที่ได้รับคำสั่งอย่างมากไปยังโครงสร้างที่เป็นของแข็ง - ไปยังโครงสร้างที่เป็นแก๊ส - ของสารละลาย โครงสร้างของการผสมมีความน่าจะเป็นทางสถิติที่สูงขึ้น (วัดจากจำนวนการกำหนดค่าที่เทียบเท่าหรือ "ไมโครสเตต" ที่ตรงกับแมคโครสเตท "ผสม" เดียวกัน) กว่าแมคโครสที่ไม่ได้ผสม

มีการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีทุกครั้งที่ผลึกแข็งละลายในตัวทำละลายและมันก็เป็นกระบวนการที่ได้รับความนิยมเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับการระเหยการระเหิดหรือการแพร่กระจาย

สารประกอบไอออนิกจะละลายในตัวทำละลายในที่สุดหากการมีส่วนร่วมของเอนโทรปีเพียงพอที่จะชดเชยการสูญเสียเอนทาลปีที่มาพร้อมกับการละลาย

สิ่งนี้สามารถแปลได้เชิงปริมาณในเกณฑ์สำหรับการสลายตัวโดยธรรมชาติ: "# Delta_sG #นั่นคือการแปรผันของพลังงานอิสระหรือศักย์กิ๊บส์ G = (H-TS) สำหรับกระบวนการยุบสลายควรเป็นค่าลบ "ในสูตร:

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0 #

ที่ไหน # Delta_lH # ตาข่ายเอนทาลปีเป็นบวก # Delta_hS # คือความแตกต่างของเอนโทรปีของการละลายและมันถูกแปลงเป็นพลังงานขนาดโดยการคูณอุณหภูมิสัมบูรณ์ T การมีส่วนร่วมของเอนโทรปี # -TDelta_hS # เป็นที่น่าพอใจ (ลบ) ถึงการสลายตัวเท่าที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นพฤติกรรมที่ปกติที่สุดสำหรับสารประกอบไอออนิกก็คือละลายได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

ในทางกลับกันสารประกอบเหล่านั้นที่ละลายตัวเองแบบคายความร้อน (#Delta_lH <0 #) มีลักษณะโดยเอนทาลปีของการละลายที่สูงกว่าเอนทาลปีของตาข่ายและสามารถละลายได้แม้ในอุณหภูมิต่ำ